多功能機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文設(shè)計(jì)了基于PLC的多功能機(jī)械手控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動/自動工作方式，其中自動工作方式時(shí)還可實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、單周期和連續(xù)3種工作模式控制。

關(guān)鍵詞：機(jī)械手PLC工作方式子程序嵌套

1 概述

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機(jī)械手控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)現(xiàn)場，所謂機(jī)械手控制系統(tǒng)，將機(jī)械手的運(yùn)行通過一整套系統(tǒng)進(jìn)行控制。這種控制系統(tǒng)使機(jī)械手擁有很高的效率性、實(shí)用性和低造價(jià)，同時(shí)具有移動和操作功能[1]。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，PLC已經(jīng)成為現(xiàn)代制造工業(yè)四大支柱之一[2]。

2 控制要求

①機(jī)械手具有手動/自動兩種工作方式，其中自動工作方式時(shí)可實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、單周期、和連續(xù)3種工作模式；②手動操作時(shí)按下下降按鈕，機(jī)械手下降，按下夾緊按鈕后機(jī)械手夾緊，然后按下上升按鈕機(jī)械手上升，接著按下右行按鈕后機(jī)械手右行，再按下下降按鈕機(jī)械手下降，此時(shí)按下松手按鈕機(jī)械手松開，再按下上升按鈕機(jī)械手上升，最后按下左行按鈕機(jī)械手左行到原點(diǎn)后停止；③自動操作時(shí)若機(jī)械手不在原處，應(yīng)首先使機(jī)械手停在原處，然后閉合開關(guān)后機(jī)械手按照下降→夾緊→上升→右移→下降→松開→上升→左移順序連續(xù)工作；④若機(jī)械手自動工作時(shí)斷開開關(guān)，則機(jī)械手完成當(dāng)前工作周期回到原處后再停止，機(jī)械手工作時(shí)只要按下急停按鈕，機(jī)械手就立刻停止運(yùn)行，機(jī)械手位于原處時(shí)指示燈點(diǎn)亮。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 多功能機(jī)械手控制系統(tǒng)核心采用西門子公司的S7-200中的CPU226為主機(jī)，輸入信號需要一個(gè)方式選擇開關(guān)，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)選擇手動工作方式，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)選擇自動工作方式。手動工作方式時(shí)各步都需要一個(gè)控制按鈕實(shí)現(xiàn)手動操作。自動工作方式時(shí)需要兩個(gè)開關(guān)，一個(gè)開關(guān)為單周期/連續(xù)模式選擇開關(guān)，開關(guān)閉合時(shí)為連續(xù)模式，否則為單周期模式，另一個(gè)開關(guān)為回原點(diǎn)控制開關(guān)，開關(guān)閉合時(shí)機(jī)械手回原點(diǎn)。另外自動控制中還需要一個(gè)急停按鈕。機(jī)械手的上升、下降、左移、右移、夾緊電磁閥各需要一個(gè)輸出信號控制，原點(diǎn)用指示燈顯示用一個(gè)輸出信號控制。另外，夾緊電磁閥得電1s后機(jī)械手夾緊，夾緊電磁閥失電1s后機(jī)械手松開。多功能機(jī)械手I/O資源分配表如表1所示：

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3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 多功能機(jī)械手控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)由主程序和子程序組成，主程序?qū)崿F(xiàn)手動和自動子程序調(diào)用，手動子程序完成機(jī)械手各種手動操作，自動控制子程序完成機(jī)械手單周期/連續(xù)操作，同時(shí)通過嵌套調(diào)用回原點(diǎn)子程序完成回原點(diǎn)操作。多功能機(jī)械手控制系統(tǒng)主程序如圖1所示，手動控制子程序如圖2所示，自動控制子程序如圖3所示，回原點(diǎn)子程序如圖4所示：

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由以上梯形圖程序可見采用子程序調(diào)用及嵌套調(diào)用，使得程序結(jié)構(gòu)清晰，且可以實(shí)現(xiàn)手動控制與自動控制分別調(diào)試，同時(shí)在自動控制方式時(shí)，可以單獨(dú)調(diào)試回原點(diǎn)、單周期及連續(xù)功能，使得多功能機(jī)械手控制系統(tǒng)便于調(diào)試及維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫開敏.機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技信息，2012（3）：192.

[2]郝敏釵.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐項(xiàng)目教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[3]李林鑫.基于迭代學(xué)習(xí)的機(jī)械手運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2013.

作者簡介：李英輝（1979-），男，河北石家莊人，碩士，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：電氣控制。